(57)【要約】【課題】  互いに接触する摺動面の耐摩耗性を向上し得る摺動構造体及びその製造方法を提供すること。【解決手段】  互いに接触する摺動面を有する少なくとも二つの摺動部材３，５を備える摺動構造体１であって、前記対向する二つの摺動面には、それぞれ磁性材料（好ましくはフェライト又は希土類）１１，１３を分散して含むマトリックス１２，１４からなる被覆層（その平均厚さは、好ましくは５〜５０μｍの範囲）７，９が形成されており、それら被覆層の向かい合う表面１５，１７は、互いに同磁極（好ましくはＮ極）である。その表面が同磁極であることにより、その反発力で互いの接触圧力を低減し、耐摩擦性を向上し得る。前記マトリックスは、好ましくはさらに耐摩耗性強化材（硬質粒子及び／又は硬質繊維）を含む。【選択図】  図１
2005265152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに接触する摺動面を有する少なくとも二つの摺動部材を備える摺動構造体であって、
前記対向する二つの摺動面には、それぞれ磁性材料を分散して含むマトリックスからなる被覆層が形成されており、
それら被覆層の向かい合う表面は、互いに同磁極であることを特徴とする、摺動構造体。
【請求項２】
前記向かい合う被覆層の表面は、それぞれＮ極である、請求項１に記載の摺動構造体。
【請求項３】
前記磁性材料は、フェライト及び／又は希土類を含む、請求項１又は２に記載の摺動部材。
【請求項４】
前記マトリックス中に含まれる磁性材料は粒子状であって、その平均粒径は０．５〜５μｍの範囲である、請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の摺動部材。
【請求項５】
前記被覆層の平均厚さは、５〜５０μｍの範囲である、請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の摺動構造体。
【請求項６】
前記マトリックスは、さらに耐摩耗性強化材を含む、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の摺動構造体。
【請求項７】
前記強化材は、非磁性の硬質粒子及び／又は非磁性の硬質繊維を含む、請求項６に記載の摺動構造体。
【請求項８】
前記硬質粒子又は繊維は、ＳｉＯ２及び／又はＡｌ２Ｏ３を含む、請求項７に記載の摺動構造体。
【請求項９】
前記硬質繊維として炭素繊維を含む、請求項７に記載の摺動構造体。
【請求項１０】
前記少なくとも二つの摺動部材の一方が車両エンジン部分のピストンを構成し、他方がシリンダーを構成する、請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載の摺動構造体。
【請求項１１】
前記被覆層は、前記ピストンにあってはそのスカート部外周面と、前記シリンダーにあってはその内周面の少なくとも上下死点近傍に形成されている、請求項１０に記載の摺動構造体。
【請求項１２】
前記少なくとも二つの摺動部材が車両用ＣＶＴのベルトに備えられたリングを構成する、請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載の摺動構造体。
【請求項１３】
互いに接触する摺動面を有する少なくとも二つの摺動部材を備える摺動構造体を製造する方法であって、
前記少なくとも二つの摺動部材を用意する工程と、
該摺動部材の互いに接触する摺動面に、それぞれ磁性材料を分散して含むマトリックスを付与して被覆層を形成する工程と、
該磁性材料に磁場をかけて、前記互いに接触する摺動面のそれぞれの被覆層の表面を互いに同磁極とする工程と、
を含む、摺動構造体製造方法。
【請求項１４】
外部磁場中において所定の磁場方向に向けて前記摺動部材を配置することにより、前記磁性材料に磁場をかける、請求項１３に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに摺動する少なくとも二つの摺動部材を備える摺動構造体及びその製造方法に関する。特に、該少なくとも二つの摺動部材における互いに接触する摺動面の耐摩耗性を向上し得る摺動構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
摺動部材、例えば、車両用エンジン部のピストン及びシリンダー、ベルト＆プーリー方式等の車両用ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｉｏｎ；連続可変トランスミッション、即ち無段変速機。以下、本明細書においてＣＶＴという。）のベルトの構成部品である複数の金属リングは、高速運転及び高温高圧の激しい摺動条件下に耐えうるために、高い耐摩耗性が必要とされている。このため、従来から、バインダー中に固体潤滑剤、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、グラファイト、又は二硫化モリブデン等を含有した被膜をその表面に形成したものが種々開発されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３０３９９２号公報
【特許文献２】特開平１１−３１１５０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、摺動部材は、例えば、車両用エンジン部分やＣＶＴにおいては高出力化に伴い、さらに過酷な条件にも耐え得る性能が要望されている。或いは摺動部材は、軽量化、小型化の要求に伴って当該部材の厚さが従来品よりも薄型化される傾向にある。従って、摺動部材は、さらなる耐摩耗性の向上が望まれている。
【０００５】
そこで本発明は、かかる課題を解決すべく開発されたものであり、少なくとも二つの摺動部材を備える摺動構造体において、互いに接触する摺動面の耐摩耗性を向上し得る特徴を備えた摺動構造体及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明により、互いに接触する摺動面を有する少なくとも二つの摺動部材を備える摺動構造体が提供される。即ち、本発明の摺動構造体は、前記対向する二つの摺動面にそれぞれ磁性材料を分散して含むマトリックスからなる被覆層が形成されている。そして、それら被覆層の向かい合う表面は、互いに同磁極であることを特徴とする。
かかる構成の摺動構造体では、摺動面の表面が互いに同磁極であることにより、互いに反発し合い、摺動面同士の接触圧力を低減することができる。このため、摺動による摩擦力を低減し、耐摩耗性を向上することができる。また、ここで開示される被覆層においては、磁性材料がマトリックス中に分散されているため、磁性材料の強度が向上しており、耐摩耗性に優れている。
特に、かかる構成の摺動構造体において、互いに向かい合う摺動面間に、オイル等の液状潤滑剤が送り込まれた場合には、液状潤滑剤によってその摺動面間が潤滑する。従って、摺動面間における反発する力と潤滑剤の存在によって、摺動面同士の直接的な固体接触面積を低減し得る。また、液状潤滑剤を介した接触面積（即ち、流体潤滑域）を増加させることができる。このため、摩擦力が極めて低減され、特に高い耐摩耗性を実現することができる。
尚、前記特許文献１及び２には、いずれも摺動部材の摺動面に磁性材料を含有するものが開示されているが、いずれも目的が異なり、摺動面に対する摩擦低減効果は得られていない。また、磁気軸受等の摺動部材においては、磁石そのものを用いたものが公知であるが、磁気軸受は直接部材同士の接触がない。磁石自体は耐摩耗性が低く、耐衝撃荷重に劣るため、本発明のような効果を奏することはできない。
【０００７】
好ましくは、前記向かい合う被覆層の表面は、それぞれＮ極である。
Ｎ極はＳ極と比較して磁力線の方向から金属摩耗粉が摺動部材表面に付着しにくい。このため、摺動部材表面の汚れを低減するとともに、摺動時における該摩耗粉による摩擦を防止し得る。
【０００８】
前記磁性材料としては、いずれの磁性を有する材料を用いることができるが、好ましくはフェライト及び／又は希土類を含む。これら磁性材料は、安定した磁気特性を有する。また、フェライト等を含むものは経済的である。
【０００９】
好ましい形態において、前記マトリックス中に含まれる磁性材料は粒子状であり得る。ここで「粒子状」とは、マトリックス中で分散可能な小さい塊で存在するものをいいその形状を限定するものではない。丸い球形状のものはその典型例であるがこれに限られず例えば不定形の粉砕破片形状であってもよい。好ましくは、マトリックス中に含まれる粒子状磁性材料の平均粒径は、０．５〜５μｍの範囲である。磁性材料が所定範囲の大きさであることにより、均一に磁性材料が分散し、安定した磁性、即ち反発力と、強度とを有することができる。
【００１０】
また、前記被覆層の平均厚さは、５〜５０μｍの範囲であることが好ましい。
被覆層の厚さがこのような範囲であることにより、耐摩耗性能を保持しつつ強度的に安定した被覆層となり得る。また、経済性にも優れる。
【００１１】
特に好ましい形態において、前記マトリックスは、さらに耐摩耗性強化材を含む。耐摩耗性強化材を含むことにより、被覆層の耐摩耗性をより向上することができる。
【００１２】
前記強化材としては、非磁性の硬質粒子及び／又は非磁性の硬質繊維が挙げられる。これらはマトリックス中に容易に分散可能であるとともに、耐摩耗性の向上効果に優れている。また、非磁性であるため、被覆層の磁性に影響を与えない。
【００１３】
例えば、前記硬質粒子又は繊維は、非酸化物セラミック又は酸化物セラミック例えばＳｉＯ２及び／又はＡｌ２Ｏ３を含むことが好ましい。或いは粒子状及び／又は繊維状の炭素材料、例えば炭素繊維を含むことが好ましい。特にこれらセラミック材料や炭素材料は、耐摩耗性向上効果に優れるとともに、耐熱性に優れる。また、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の酸化物セラミックや炭素材料は経済的であり、低コストで被覆層の耐摩耗性の向上を実現することができる。
【００１４】
本発明の摺動構造体の好ましい態様として、前記摺動部材の一方が車両エンジン部分のピストンであり、他方がシリンダーであり得る。
該ピストンとシリンダーとの接触部分（摺動面）は、高速運転及び高温高圧の激しい摺動条件下に耐えうるために特に高い耐摩耗性が必要とされる。本構成の被覆層をその摺動面に形成することにより、互いの接触圧力を低減し、耐摩耗性を向上することができる。
【００１５】
この用途において、前記被覆層は、前記ピストンにあってはそのスカート部外周面と、前記シリンダーにあってはその内周面の少なくとも上下死点近傍に形成されていることが好ましい。シリンダー内におけるピストンの摺動運動において、ピストンはスカート部外周面、シリンダーはその内周面の上下死点において、特に強い摩擦力が加わり、耐摩耗性が要求される。従って、該所定部位にここで開示される被覆層を形成することにより、耐摩耗性を効果的に向上することができる。
【００１６】
また、本発明の摺動構造体の他の好ましい態様として、前記少なくとも二つの摺動部材が車両用ＣＶＴ（即ち無段変速機、典型的にはベルト＆プーリー方式）のベルトに備えられたリングであり得る。
該リングを構成するために積層された複数の環状摺動部材（フープ）の相互に重なり合う接触部、即ち摺動面は、リングの高速運転及び高温高圧の激しい摺動条件下に耐えうるために、特に高い耐摩耗性が必要とされる。本構成の被覆層をその摺動面に形成することにより、互いの接触圧力を低減し、耐摩耗性を向上することができる。
【００１７】
この用途において、前記被覆層は、前記リングを構成する複数の積層された摺動部材（フープ）の互いに接触する内周面及び外周面に形成されていることが好ましい。該リングの高速回転において、この部分において、特に強い摩擦力が加わり、耐摩耗性が要求される。従って、該所定部位に被覆層を形成することにより、効率的に耐摩耗性を向上することができる。このため、該リングの切断や破損等を防止することができる。
また、リングを構成する環状摺動部材（フープ）の材質は限定されず、いずれの材質であっても適用することができるが、好適に耐摩耗性を向上可能な金属であることが好ましい。
【００１８】
本発明は、他の側面として、耐摩耗性を向上した摺動構造体を製造する方法を提供する。即ち、本発明の摺動構造体製造方法は、互いに接触する摺動面を有する少なくとも二つの摺動部材を備える摺動構造体を製造する方法であって、少なくとも二つの摺動部材を用意する工程と、該摺動部材の互いに接触する摺動面に、それぞれ磁性材料を分散して含むマトリックスを付与して被覆層を形成する工程と、該磁性材料に磁場をかけて、前記互いに接触する摺動面のそれぞれの被覆層の表面を互いに同磁極とする工程とを含む。本製造方法によって、好ましくは、上述したいずれかの態様の摺動構造体を提供することができる。  
【００１９】
好ましい態様において、前記磁性材料に磁場をかける手段は、外部磁場中において所定の磁場方向に向けて前記摺動部材を配置することにより行う。この手段によって容易に前記対向する被覆層表面を所定の同磁極にすることができる。
また、本製造方法では、上述したいくつかの態様の構成を備えるように、適宜その構成を選択して、摺動構造体を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項（例えば、被覆層の構成、磁性材料及びマトリックスの組成、強化材の組成、及び摺動部材の構成等）以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
【００２１】
本明細書において摺動構造体とは、通常の使用時（又は動作時）においてその一部が摺動部となり得る構造物をいう。そして、本発明の摺動構造体は、それを構成する少なくとも二つの摺動部材において互いに接触する摺動面の表面が同磁極であればよく、種々の構成をその目的のために適用することができる。具体的には、摺動面には互いに被覆層が形成されており、該被覆層には磁性材料が含まれている。
【００２２】
例えば、図１に模式的に示すように、本発明の摺動構造体１は、２つの摺動部材３，５が、その互いに向かい合う面を摺動面とし、該摺動面には、それぞれ被覆層７，９が形成されている。被覆層７，９には、磁性材料１１，１３がそれぞれ分散されており、被覆層の表面１５，１７が同じ磁極を示すように形成されている。好適には、被覆層７，９は、図１に示すように、マトリックス１２、１４中に磁性材料１１，１３が粒子状で分散して形成されている。尚、図１においては、模式的に磁性材料１１，１３を略一列に示したが、実際の被覆層７，９においては、磁性材料１１，１３は複数重なり合って、或いは互い違いに、また規則的に又は不規則に分散して含まれている。磁性材料１１，１３は、互いに向かい合う表面が同磁極となっていればいずれの磁極になっていてもよく、好適には図１に示すように被覆層７，９の表面はＮ極である。また、図１には示していないが、互いにその表面がＳ極であってもよい。
【００２３】
磁性材料１１，１３としては、従来公知のいずれの磁性材料を特に制限なく用いることができる。例えば、フェライト、希土類、磁鉄鉱、アルニコ磁石等を好適に用いることができる。このうち特に、フェライト又は希土類が好ましい。フェライトは、低コストであり耐薬品性にも優れるとともに、保磁力が高いという大きな特長を持つために好適である。フェライトとしては、例えば、Ｂａ系又はＳｒ系が挙げられるが、これらに限定されない。また、希土類は、特に強力で安定した磁気特性を有する。希土類としては、例えば、Ｓｍ−Ｃｏ系、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系、又はＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系が挙げられるがこれらに限定されない。
【００２４】
マトリックス１２，１４中に含まれる磁性材料１１，１３は、いずれの形態であってもよく、例えば針状その他の不定形状であってもよいが、ある程度サイズが近似する粒子状であることが好ましい。その平均粒径は、用途に応じて適宜選択され、特に限定されないが、好ましくは０．５〜５μｍ、より好ましくは０．５〜３μｍ、特に好ましくは１〜２μｍ程度の範囲である。
マトリックス１２，１４中に含まれる磁性材料１１，１３の含有率は特に限定されず、用途に応じて適宜選択されるが、好ましくはマトリックス中、１〜２０質量％、より好ましくは１〜１０質量％の範囲で含有される。この範囲であることにより、適当な反発力を得るとともにマトリックスによる機械的強度も向上し、耐摩耗性に優れる。
【００２５】
マトリックス１２，１４を構成する材料（母材）としては、磁性材料１１，１３を分散し得るものであれば有機材料であっても無機材料であってもよい。例えば、従来公知の耐熱性バインダーを特に制限なく用いることができる。具体的には、例えば、エポキシ系耐熱樹脂、ポリイミド系耐熱樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエーテルスルホン酸樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、及び／又は、コロイダルシリカ等のシリカ材料を用いることができる。このうち、ポリアミドイミド樹脂及びコロイダルシリカが耐熱性に優れているために特に好適な例として挙げられる。
【００２６】
被覆層７，９には、耐摩耗性強化材を含むことができる。例えば、図２に模式的に拡大して示すように、被覆層７，９には、該強化材として、非磁性の硬質繊維２１及び／又は非磁性の硬質粒子２３をマトリックス１２，１４中に分散して含むことができる。
硬質繊維２１としては、耐摩耗性及び耐熱性を有する非磁性の繊維であれば特に制限されず、従来公知の硬質繊維を用いることができる。例えば、炭素繊維又はガラス繊維を用いることができる。また、硬質繊維は、分散性が良好であるため、短繊維であることが好適である。
硬質粒子２３としては、耐摩耗性及び耐熱性を有する非磁性の粒子であれば特に制限されず、従来公知の硬質粒子を用いることができる。例えば、酸化物又は非酸化物セラミック粉、例示すればシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、窒化珪素、及び／又は、酸化錫等の金属酸化物を用いることができる。
【００２７】
これら耐摩耗性強化材は、非磁性の硬質粒子又は繊維を単独で或いはそれらを２種以上組み合わせて用いることができる。また、それらの含有割合は特に限定されず、用途に応じて適宜選択されるが、好ましくはマトリックス中、１〜２０質量％、より好ましくは１〜１０質量％の範囲で含有される。この範囲であることにより、磁性材料の反発力による耐摩耗性効果を保持しつつ、被覆層自体の強度をさらに向上することができる。また、硬質粒子と硬質繊維との配合割合は特に限定されず、適宜用途に応じて選択することができる。強度及び分散性が良好な硬質粒子を使用することが好ましい。
【００２８】
また、被覆層７，９のマトリックス１２，１４には、より耐摩耗性を向上するために、所望により従来公知の非磁性の固体潤滑材を含有させてもよい。このような固体潤滑材としては、二硫化モリブデン、グラファイト、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素樹脂等を特に制限なく用いることができる。その含有割合は、好ましくは１〜２０質量％、より好ましくは１〜１０質量％の範囲である。
被覆層７，９の平均厚さとしては、用途に応じて適宜選択されるが、安定した耐摩耗性と経済性を満足するため、好ましくは５〜５０μｍ、より好ましくは５〜３０μｍ、特に好ましくは５〜１０μｍ程度である。
【００２９】
本発明は、少なくとも２つの摺動部材からなり、それぞれの部材において対向する表面には互いに接触するとともに通常の使用時（又は動作時）において摺動する部分（摺動面）を有するいずれの用途においても適用することができる。例えば、本発明によって提供される摺動構造体の好適例として、車両用エンジン部分のシリンダーとピストンの組み合わせ（即ちエンジン）、或いは典型的にはベルト＆プーリー方式である車両用ＣＶＴのベルトを構成しているリング（即ち多数の金属製フープの積層体）が挙げられるが、これらに限定されず、他のいずれの用途において用いられるものであってもよい。
【００３０】
例えば、図３に示すように、シリンダー３０の内周面と、ピストン３２のスカート部の外周面との摺動面に被覆層３４，３５をそれぞれ形成することができる。被覆層３４，３５は、前記のようにその互いに向かい合う表面が同磁極となるように形成する。該シリンダー３０及びピストン３２によれば、シリンダー３０内をピストン３２が摺動する際に、被覆層３４，３５により、互いの摩擦を高い効果で抑制することができる。その結果、該部材３０，３２間の摩耗が防止される。従って、シリンダー３０及びピストン３２間に隙間が形成されたり、該隙間から圧縮漏れが発生することを長期にわたって防止することができる。
【００３１】
また、シリンダー３０においては、内周面全体に被覆層３４を設けずに、図４に示すように、シリンダー３０の上死点及び下死点近傍に典型的にはリング（円筒）状の被覆層３７，３８を形成することもできる。特に摩擦力が強く加わり、摩耗されやすいシリンダーの上死点及び下死点近傍にのみ被覆層３７，３８を形成することにより、優れた耐摩耗性効果を維持しつつ、被覆層形成にかかる製造コストを低減することができる。
【００３２】
また、本発明によると、例えばベルト＆プーリー方式の車両用ＣＶＴのベルト部分に備えられた複数のリング（即ち典型的にはスチール製のフープの積層体）を構成することができる。即ち、ベルト＆プーリー方式の車両用ＣＶＴは、ベルトとプーリーとから構成される。該ベルトは、周知のとおり、フープが多数（例えば９〜１１層）積層されて成るリングとリングの間に多数のエレメント（コマ）が連続して嵌め込まれて構成されている。一般に、効率向上のために、ベルトとプーリー間は高い摩擦係数が要求される一方、リングを構成するフープ間は切断等の防止のために低摩擦係数が要求される。従って、潤滑油を用いてベルトとプーリー間の摩擦係数を高くした場合には、その副作用としてフープ（本実施形態に係る環状摺動部材）間も摩擦係数が向上するために、結果として効率が低下する場合がある。即ち、一種の潤滑油を用いてこの相反する要求を満足することは困難であった。
【００３３】
本発明の構成によってこの相反する要求を満足することが可能となる。例えば、図５にＣＶＴのベルト部分に備えられたリング４０を構成する複数の積層された金属製フープ（環状摺動部材）５０〜５４を示す。これらフープのうち、その両外側となるフープ５０，５１と内部に挟まれるフープのうちの３枚５２，５３，５４のみを一部分示している。図６にその一部拡大断面図を模式的に示す。
これらフープの互いに対向する摺動面には一面に被覆層５６〜６２を形成することができる。被覆層５６〜６２は、前記のように（即ち、図１に示すように）その互いに向かい合う表面が同磁極となっている。該フープ５０〜５４によれば、その表面に形成された被覆層５６〜６２の磁極の方向を対向する両面において同じにすることによって、対向するフープ同士の固体接触を防止し得る。これにより、フープ間においては流体潤滑環境となり、前記潤滑油による油膜を生成し易くなる。その結果、両フープ間における互いの摩擦力を高い効果で低減することができる。従って、摩耗によりフープ５０〜５４が互いにスリップすることにより発生し得る切断や破損等が防止され得る。尚、図６に示すように、両外側となるフープ５０，５１の外面６４，６５（即ちリング４０の外表面）は、摺動面とはならないために被覆層が形成されなくてもよい。従って、摩擦係数を高める潤滑油を使用して、ベルトとプーリー間の摩擦力を高くしても、ベルトのリング間の摩擦力を低くすることができる。
尚、ＣＶＴベルトに用いられるリングを構成するフープの枚数は用途に応じて適宜選択され、通常５〜１５枚、好ましくは８〜１２枚程度であるが、これに限定されない。
【００３４】
次に、このような摺動構造体を製造する方法を説明する。
まず、互いに接触する摺動面を有する２つ以上の摺動部材を用意して、該摺動面に磁性材料を含有するマトリックスを付与して、被覆層を形成する。
磁性材料及びマトリックスとしては、前記と同様なものを用いることができる。また、マトリックスには耐摩耗性強化材を含有させていてもよい。このマトリックスを付与する手段としては、従来公知の方法を特に制限なく適用することができる。例えば、これらを溶媒に分散させた溶液を用意し、これをスプレーコーティング、ロールコーティング、浸漬（ディップコーティング）等により部材の摺動面に塗布する方法が挙げられるが、これらに限定されない。特に、均一で薄い被覆層を形成可能なスプレーコーティングが好適である。
【００３５】
次いで、この被覆層が形成された摺動部材に磁場をかける。この時、対向する両摺動部材の表面が同じ磁極となるようにこれら摺動部材を配置する。即ち、被覆層の表面を磁場中において同じ磁場方向に配置する。ここで外部磁場をかける手段としては、磁石あるいは電流により行うことができる。
そして、所望により、被覆層の該マトリックスを乾燥又は硬化させる。硬化手段としては、マトリックスの性状に応じて従来公知のいずれの手段を適用してもよく、特に限定されない。例えば、熱硬化性樹脂である場合、８０〜４００℃程度の加熱により実施することができる。
【００３６】
以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。
＜実施例１＞
（１）Nメチル‐２‐ピロリドンとメチルエチルケトンを溶媒とし、バインダーとしてポリアミドイミド樹脂を溶解させた基溶液に、磁性粉を５質量％、硬質粒子を５質量％の割合で添加した溶液を作製した。尚、ポリアミドイミド樹脂、磁性粉及び硬質粒子は、以下のものを使用した。
・ポリアミドイミド樹脂；商品名「ポリアミドイミド樹脂１０００」(ポリプラスティック株式会社製)
・磁性粉；商品名「ＦＨ‐８００」（戸田工業株式会社製、平均粒径：１．２μｍ）
・硬質粒子；ＳｉＣ（平均粒径１〜２μｍ）
（２）前記（１）で作製した溶液を撹拌後、この溶液を試験片の摺動面に対してスプレーコーティングした。
（３）磁場中（この時、磁性粉のＮ極が摺動面に配置するように磁場方向をかける。）において、オーブンで２００℃にて３０分間硬化させ、摺動面に磁性粉（磁性材料）及び硬質粒子を含有する被覆層（平均厚さ：１０μｍ）を形成した。
（４）同様に相手摺動部材を作製した。
【００３７】
＜実施例２＞
（１）Nメチル‐２‐ピロリドンとメチルエチルケトンを溶媒とし、バインダーとしてポリアミドイミド樹脂を溶解させた基溶液に、磁性粉を５質量％の割合で添加した溶液を作製した。尚、ポリアミドイミド樹脂、及び磁性粉は、以下のものを使用した。
・ポリアミドイミド樹脂；商品名「ポリアミドイミド樹脂１０００」(ポリプラスティック株式会社製)
・磁性粉；商品名「ＦＨ‐８００」（戸田工業株式会社製、平均粒径：１．２μｍ）
（２）前記（１）で作製した溶液を撹拌後、この溶液を試験片の摺動面に対してスプレーコーティングした。
（３）磁場中（この時、磁性粉のＮ極が摺動面に配置するように磁場方向をかける。）において、オーブンで２００℃にて３０分間硬化させ、摺動面に磁性粉（磁性材料）を含有する被覆層（平均厚さ：１０μｍ）を形成した。
（４）同様に相手摺動部材を作製した。
【００３８】
＜実施例３＞
（１）水を溶媒とし、コロイダルシリカを分散させた基水溶液に、磁性粉を５質量％の割合で添加した水溶液を作製した。尚、基水溶液、及び磁性粉は、以下のものを使用した。
・基水溶液；商品名「ＦＪ２９４」(グランデックス株式会社製)
・磁性粉；商品名「ＦＨ‐８００」（戸田工業株式会社製、平均粒径：１．２μｍ）
（２）前記（１）で作製した溶液を撹拌後、この溶液中に試験片を浸漬した。
（３）磁場中（この時、磁性粉のＮ極が摺動面に配置するように磁場方向をかける。）において、オーブンで１００℃にて１５分間硬化させ、摺動面に磁性粉（磁性材料）を含有する被覆層（平均厚さ：５μｍ）を形成した。
（４）同様に相手摺動部材を作製した。
＜比較例１＞
前記実施例１において、被覆層を形成しない摺動部材を用意した。
【００３９】
＜試験例１＞
摩擦特性（摩擦係数）の低減効果を、市販のスラストタイプの摩擦（摩耗）特性試験機において評価した。図７に、該試験機に供試する試験サンプルの大まかな形状を示す。即ち、試験サンプル１００は、円筒形の試験片１０３（端面が摺動面１０５）と、平板の試験片１０７（上面が摺動面１０９）とが重ねて配置される。摩擦係数は、所定圧力Ｐで印加して試験片１０３を所定回転摺動速度Ｒにて摺動して測定した。
試験において、各試験片１０３，１０７の摺動面１０５，１０９には、実施例１又は２の被覆層を形成したもの、及び比較例１として被覆層を形成していないものを用意した。試験方法は、以下の手順によった。
（１）１５０Ｎ基油に酸化防止剤のみ添加した試作油を摺動面に適用した。
（２）油温を１００℃に加温した。
（３）回転速度Ｓ；０．３ｍ／秒にて、摺動面間にかける圧力Ｐを５ＭＰａから１０ＭＰａに加圧した。
（４）一定荷重下（１０ＭＰａ）で６０分間の摩擦試験を行い、摩擦係数の経時変化を評価した。
【００４０】
図８に試験例１において得られた試験結果、即ち、実施例１、２及び比較例１の摩擦係数の経時変化をグラフで示す。比較例１と比較して、実施例１及び２では、試験初期から摩擦係数が著しく低下しており、従って、摩擦低減効果に優れていることがいることが判る。即ち、実施例１及び２では、対向する試験片間の端面に被覆層が形成されている。このため、各端面間の接触圧力が反発する磁力で緩和され、各端面による直接的な固体接触が低減し、油剤（１５０N基油）を介した接触面積（即ち、流体潤滑域）が増加したことによって、摩擦が低減したことが確認された。
また、実施例１及び２を比較すると、硬質粒子を含まない実施例２では、摩擦係数が摺動時間とともに若干増加するのに対し、硬質粒子を含有する実施例１では、摩擦係数の経時変化がほぼ認められないことが判る。従って、硬質粒子を含むことにより、耐摩耗性がより高く、従って、摩擦係数の低減効果が向上することが確認された。
【００４１】
＜実施例４＞
本実施例では、例えば図４のように、車両用エンジン部分のシリンダー及びピストンの摺動面に被覆層を形成した。
［シリンダーボアにおける被覆層の形成］
（１）水を溶媒とし、コロイダルシリカを分散させた基水溶液に、磁性粉を５質量％、及び硬質粒子を３質量％の割合で添加した水溶液を作製した。尚、基水溶液、磁性粉、及び硬質粒子は、以下のものを使用した。
・基水溶液；商品名「ＦＪ２９４」(グランデックス株式会社製)
・磁性粉；商品名「ＦＨ‐８００」（戸田工業株式会社製、平均粒径：１．２μｍ）
・硬質粒子；Ａｌ２Ｏ３（平均粒径１〜２μｍ）
（２）前記（１）で作製した水溶液を撹拌後、この溶液をシリンダーボアの上下死点近傍にスプレーコーティングした。
（３）磁場中（この時、磁性粉のＮ極が摺動面に配置するように磁場方向をかける。）において、オーブンで１００℃にて１５分間硬化させ、摺動面に磁性粉（磁性材料）及び硬質粒子を含有する被覆層（平均厚さ：１５μｍ）を形成した。
【００４２】
［ピストンのスカート部外周における被覆層の形成］
（１）Nメチル‐２‐ピロリドンとメチルエチルケトンを溶媒とし、バインダーとしてポリアミドイミド樹脂を溶解させた基溶液に、磁性粉を５質量％、及び硬質粒子５質量％の割合で添加した溶液を作製した。尚、ポリアミドイミド樹脂、磁性粉、及び硬質粒子は、以下のものを使用した。
・ポリアミドイミド樹脂；商品名「ポリアミドイミド樹脂１０００」(ポリプラスティック株式会社製)
・磁性粉；商品名「ＦＨ‐８００」（戸田工業株式会社製、平均粒径：１．２μｍ）
・硬質粒子；ＳｉＣ（平均粒径１〜２μｍ）
（２）前記（１）で作製した溶液を撹拌後、この溶液をピストンのスカート部に対してスプレーコーティングした。
（３）磁場中（この時、磁性粉のＮ極が摺動面に配置するように磁場方向をかける。）において、オーブンで２００℃にて３０分間硬化させ、摺動面に磁性粉（磁性材料）及び硬質粒子を含有する被覆層（平均厚さ：１０μｍ）を形成した。
【００４３】
＜比較例２＞
前記実施例４において、本発明に係る被覆層を形成しないシリンダー及びピストンを用意した。
＜比較例３＞
前記実施例４において、シリンダー及びピストンに本発明に係る被覆層を形成せずに、ピストンのスカート部のみに樹脂コーティングを塗布した。尚、樹脂コーティングは、ポリアミドイミド樹脂に二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を添加したものを用いた。
【００４４】
＜試験例２＞
前記実施例４、比較例２及び３において製造したシリンダー及びピストンから構成される摺動構造体の摩擦係数低減効果を単気筒エンジンを用いたモータリングにより評価した。試験方法は、エンジン回転数５００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍにおける摩擦損失平均有効圧力にて、試験回転数の平均により実施した。尚、使用したエンジン油は、市販の５Ｗ−３０油、ＳＬであり、試験油温は、１００℃にて行った。
【００４５】
図９に試験例２において得られた試験結果を示す。即ち、比較例２の摩擦損失平均有効圧力を基準値「１」として、実施例４及び比較例３は、その割合で示した。実施例４の摩擦損失平均有効圧力比は、比較例２及び樹脂コーティング層を有する比較例３と比較して、顕著に低減されていることが判る。即ち、実施例４では、対向するシリンダーボア及びピストンスカート部外周面間に被覆層が形成されていることにより、各摺動面間の圧力が反発する磁力で緩和され、各摺動面間の直接的な固体接触面積が低減し、油剤（エンジン油）を介した接触面積（即ち、流体潤滑域）が増加したことによって、摩擦が低減したことが確認された。
【００４６】
＜実施例５＞
本実施例では、例えば図５のように、ベルト＆プーリー方式車両用ＣＶＴのベルトに備えられるリングを構成する２本のフープの対向する摺動面に被覆層を形成した。
［フープ製造］
（１）Nメチル‐２‐ピロリドンとメチルエチルケトンを溶媒とし、バインダーとしてポリアミドイミド樹脂を溶解させた基溶液に、磁性粉を５質量％、及び硬質粒子３質量％の割合で添加した溶液を作製した。尚、ポリアミドイミド樹脂、磁性粉、及び硬質粒子は、以下のものを使用した。
・ポリアミドイミド樹脂；商品名「ポリアミドイミド樹脂１０００」(ポリプラスティック株式会社製)
・磁性粉；商品名「ＦＨ‐８００」（戸田工業株式会社製、平均粒径：１．２μｍ）
・硬質粒子；ＳｉＣ（平均粒径１〜２μｍ）
（２）前記（１）で作製した溶液を撹拌後、この溶液を別途用意したスチール製フープの一方の内周面及び他方の外周面に対してスプレーコーティングした。
（３）磁場中（この時、磁性粉のＮ極が摺動面に配置するように磁場方向をかける。）において、オーブンで２００℃にて３０分間硬化させ、摺動面に磁性粉（磁性材料）及び硬質粒子を含有する被覆層（平均厚さ：１０μｍ）を形成した。
（４）被覆層が互いに向かい合うように２本のフープを重ね合わせてリングを形成した。
【００４７】
＜比較例４＞
実施例５において、被覆層を形成しないものを用いた。
【００４８】
＜試験例３＞
実施例５及び比較例４のフープ間の摩擦損失低減効果を比較するために、２本のフープにて試験を実施した。即ち、試験機は、駆動する内周フープから外周フープに伝達されるトルクが計測可能に構成されている。このトルク損失低減効果から摩擦低減効果を評価した。本試験では、試験油として市販のＣＶＴＦ（即ち、無段変速機油）を用いた。試験油温は１００℃にて行った。また、２つのフープ間の面圧及び相対速度は、実機ＣＶＴの発進加速時の環境とした。
【００４９】
図１０に試験例３において得られた結果を示す。即ち、比較例４のトルク損失を基準値「１」として、実施例５は、その割合で示した。実施例５のトルク損失比は、比較例４と比較して、顕著に低減されていることが判る。即ち、実施例５では、接触するフープ間に被覆層が形成されていることにより、各面間の圧力が反発する磁力で緩和され、各摺動面間による直接的な固体接触が低減し、油剤（ＣＶＴＦ）を介した接触面積（即ち、流体潤滑域）が増加したことによって摩擦が低減し、トルク損失を低減したことが確認された。
【００５０】
以上、本発明の好適な実施態様を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した態様を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、用途に特に制限なく、種々の摺動構造体の製造及び利用に適用することができる。特に、車両において利用される摺動構造体（例えばエンジン、ＣＶＴ）の提供に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の摺動構造体の構成を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明の摺動構造体における被覆層の好適な態様を模式的に示す説明図である。
【図３】一実施態様における車両エンジン部分のピストンとエンジンの構成を模式的に示す説明図である。
【図４】他の実施態様における車両エンジン部分のピストンとエンジンの構成を模式的に示す説明図である。
【図５】一実施態様におけるベルト＆プーリー方式車両用ＣＶＴにおけるリングを構成するフープ（環状摺動部材）の構成を模式的に示す説明図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】実施例で用いた摩擦特性試験機に利用される試験サンプルの構成を模式的に示す説明図である。
【図８】実施例及び比較例の摩擦特性試験の結果を比較するグラフである。
【図９】他の実施例及び比較例の摩擦特性試験の結果を比較するグラフである。
【図１０】さらに他の実施例及び比較例の摩擦特性試験の結果を比較するグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
１……摺動構造体
３，５…摺動部材
７，９，３４，３５，３７，３８、５６〜６２…被覆層
１１，１３…磁性材料
１２，１４…マトリックス
１５，１７…被覆層の表面
２１…硬質粒子
２３…硬質繊維
３０…シリンダー
３２…ピストン
４０…ＣＶＴのリング
５０〜５４…ＣＶＴのリングを構成するフープ
【図１】
2005265152.tif 000003
【図２】
2005265152.tif 000004
【図３】
2005265152.tif 000005
【図４】
2005265152.tif 000006
【図５】
2005265152.tif 000007
【図６】
2005265152.tif 000008
【図７】
2005265152.tif 000009
【図８】
2005265152.tif 000010
【図９】
2005265152.tif 000011
【図１０】
2005265152.tif 000012